嵌入式系统应用技术
课程设计
题目基于STM32嵌入式光敏红外遥感报警
系统的设计与实现
学生姓名专业班级
指导教师职称
所在单位
教学部主任
完成日期
目录
1 前言 (1)
1.1 课题研究背景 (1)
1.2 实验研究目的和意义 (1)
2.STM32F103实验平台介绍 (1)
2.1硬件资源 (1)
2.2软件资源及开发环境 (5)
3 详细设计 (6)
3.1程序下载与调试 (6)
3.1.1 简介 (6)
3.1.2 硬件设计 (6)
3.2 跑马灯模块 (6)
3.2.1 跑马灯简介 (6)
3.2.2 硬件设计 (6)
3.3 蜂鸣器模块 (7)
3.3.1 蜂鸣器简介 (7)
3.3.2 硬件设计 (7)
3.4串口通讯模块 (8)
3.4.1 串口通讯简介 (8)
3.4.2 硬件设计 (8)
3.5 ADC模块 (8)
3.5.1 ADC模块简介 (8)
3.6.2 硬件设计 (8)
3.6 光敏传感器模块 (9)
3.6.1 光敏传感器简介 (9)
3.7.2 硬件设计 (9)
3.6.3 软件设计 (10)
3.6.4 设计效果 (10)
3.7 红外遥控模块 (11)
3.7.1 红外遥控简介 (11)
3.7.2 硬件设计 (11)
3.7.3 软件设计 (12)
3.7.4 设计效果 (13)
参考文献 (15)
附录部分代码 (16)
1 前言
1.1 课题研究背景
上世纪八十年代初，日本率先在电视产品中使用了红外遥控技术，使用集成发射芯片来实现遥控码的发射，如东芝TC9012,飞利浦SAA3010等,它的主要特点是遥控器内预置固定编码,一只遥控器只能控制单一型号的电器。随着电子技术的发展，家用电器越来越普遍,人们希望以一只遥控器遥控所有家用电器，多用遥控器产生了。它的主要特点是:遥控器内预置多套编码,可供用户选择。如今，随着嵌入式的广泛应用，部分厂商推出了具备红外学习的遥控器,它的主要特点是:遥控器内置一个动态编码库,具备红外学习功能,可由用户自主录入编码。红外遥控具有结构简单，制作方便，成本低廉，抗干扰能力强，工作可靠性高等一系列优点。同时，由于红外遥控器件，工作电压低，功耗小，外围电路简单，因此，在日常生活中广泛应用，如彩电，录像机，音响空调，风扇，等其它的小型电器上。遥控距离在几米到十几米。在现代工业中已经广泛的使用，在高压，辐射，有毒气体，粉尘等环境下才用红外线遥控不仅安全可靠还可以有效的隔离干扰。红外线遥控的特点是不影响周围环境，不干扰其他设备。
1.2 实验研究目的和意义
随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展，例如在水质监测、裸土湿度、遥感考古、赤潮遥感监等等，这些技术的发展极大地促进了生产生活的进步。通过对具备红外学习功能的遥控器进行市场调查,国内红外遥控编码学习技术虽比较成熟,但产品化程度较低，市场推广不够,主要原因在于设计者对用户需求的调查不够全面，以致产品不够实用，性价比较低。从用户操作方便实用的角度出发,本文自主设计具备红外学习、彩屏虛拟遥控界面借此促进红外遥控学习技术在国内市场的产品化推广。使用红外线遥控器也越来越频繁。因为各种红外线遥控编码的不同。使着各种红外线遥控器不能兼容。经常需要更换遥控器，这也给人们的生活带来不便。单片的机迅速发展，使这一问题得到了很好的改善。
2.STM32F103实验平台介绍
2.1硬件资源
1）MCU
它拥有的资源包括：64KB SRAM、512KB FLASH、2 个基本定时器、4 个通用定时器、2 个高级定时器、2 个 DMA 控制器（共 12 个通道）、3 个 SPI、2 个 IIC、5 个串口、1 个 USB、1 个 CAN、3 个 12 位 ADC、1 个 12 位 DAC、1 个 SDIO 接口、
1 个 FSMC 接口以及 11
2 个通用 IO 口。该芯片的配置十分强悍，并且还带外部总线（FSMC）可以用来外扩 SRAM 和连接 LCD 等，通过 FSMC 驱动 LCD，可以显著提高 LCD 的刷屏速度，是 STM32F1 家族常用型号里面，最高配置的芯片
2)引出 IO 口
图 2.1.1引出 IO 口
图中 P1 P2 为 MCU 主 IO 引出口，这两组排针共引出了 106 个 IO 口，STM32F103ZET6总共有 112 个 IO，除去 RTC 晶振占用的 2 个，还剩 110 个，这两组主引出排针，总共引出了106 个 IO，剩下的 4 个 IO 口分别通过：P3（PA9&PA10）和P5（PA2&PA3）这 2 组排针引出。
3）USB 串口/串口 1 选择接口
USB 串口和 STM32F103ZET6 的串口是通过 P3 连接起来的，如图所示：
图 2.1.2 USB 串口/串口 1选择接口
图中 TXD/RXD 是相对 CH340G 来说的，也就是 USB 串口的发送和接收引脚。而USART1_RX 和 USART1_TX 则是相对于 STM32F103ZET6 来说的。这样，通过对接，就可以实现 USB 串口和 STM32F103ZET6 的串口通信了。同时，P3 是 PA9 和 PA10 的引出口。
4）JTAG/SWD JTAG/SWD
标准 20 针 JTAG/SWD 接口电路如图所示：
图 2.1.3 JTAG/SWD
5）LCD 模块接口
LCD 模块接口电路如图所示：
图 2.1.4 LCD 模块接口
图中的T_MISO/T_MOSI/T_PEN/T_SCK/T_CS 连接在MCU 的PB2/PF9/PF10/PB1/PF11 上，这些信号用来实现对液晶触摸屏的控制（支持电阻屏和电容屏）。LCD_BL 连接在 MCU 的 PB0上，用于控制 LCD 的背光。液晶复位信号 RESET 则是直接连接在开发板的复位按钮上，和MCU 共用一个复位电路。
6）复位电路
复位电路如图所示：
图 2.1.5复位电路
因为 STM32 是低电平复位的，所以我们设计的电路也是低电平复位的，这里的 R2 和 C10构成了上电复位电路。同时，开发板把 TFT_LCD 的复位引脚也接在 RESET 上，这样这个复位按钮不仅可以用来复位 MCU，还可以复位 LCD。
7）启动模式设置接口
启动模式设置端口电路如图所示：
图 2.1.6启动模式设置接口
一般情况下如果我们想用用串口下载代码，则必须配置BOOT0为1，BOOT1
为 0，而如果想让 STM32 一按复位键就开始跑代码，则需要配置 BOOT0 为 0，BOOT1 随便设置都可以。
8）光敏传感器
一个光敏传感器，可以用来感应周围光线的变化，该部分电路如图所示：
图 2.1.7光敏传感器电路
图中的 LS1 就是光敏传感器，其实就是一个光敏二极管，周围环境越亮，电流越大，反之电流越小，即可等效为一个电阻，环境越亮阻值越小，反之越大，从而通过读取 LIGHT_SENSOR的电压，即可知道周围环境光线强弱。LIGHT_SENSOR 连接在 MCU 的ADC3_IN6（ADC3 通道 6）上面，即 PF8 引脚。
2.2软件资源及开发环境
MDK 源自德国的 KEIL 公司，是 RealView MDK 的简称。在全球 MDK 被超过 10 万的嵌入式开发工程师使用。目前最新版本为：MDK5.14，该版本使用 uVision5 IDE 集成开发环境，是目前针对 ARM 处理器，尤其是 Cortex M 内核处理器的最佳开发工具。
MDK5 向后兼容 MDK4 和 MDK3 等，以前的项目同样可以在 MDK5 上进行开发(但是头文件方面得全部自己添加)， MDK5 同时加强了针对 Cortex-M 微控制器开发的支持，并且对传统的开发模式和界面进行升级，MDK5 由两个部分组成：MDK Core 和 Software Packs。其中，Software Packs 可以独立于工具链进行新芯片支持和中间库的升级。Software Packs（包安装器）又分为：Device（芯片支持），CMSIS（ARM Cortex 微控制器软件接口标准）和 Mdidleware（中间库）三个小部分。
3 详细设计
3.1程序下载与调试
3.1.1 简介
MDK 的一个强大的功能就是提供软件仿真，通过软件仿真，我们可以发现很多将要出现的问题，避免了下载到STM32 里面来查这些错误，这样最大的好处是能很方便的检查在的问题，因为在MDK 的仿真下面，你可以查看很多硬件相关的寄存器，通过观察这些寄存器，你可以知道代码是不是真正有效。另外一个优点是不必频繁的刷机，从而延长了STM32的FLASH 寿命（STM32 的FLASH 寿命≥1W 次）。
程序下载有多种方法：USB、串口、JTAG、SWD 等，这几种方式，都可以用来给STM32 下载代码。不过，我们最常用的，最经济的，就是通过串口给STM32 下载代码。串口只能下载代码，并不能实时跟踪调试，而利用调试工具，比如JLINK、ULINK、STLINK等就可以实时跟踪程序。
3.1.2 硬件设计
1)串口
2)flymcu 软件
3.2 跑马灯模块
3.2.1 跑马灯简介
LED灯逐个闪亮，void LED_Init(void)，该函数的功能就是用来实现配置PB5
和PE5 为推挽输出。这里需要注意的是：在配置STM32 外设的时候，任何时候都要先使能该外设的时钟。GPIO 是挂载在APB2 总线上的外设，在固件库中对挂载在APB2 总线上的外设时钟使能是通过函数RCC_APB2PeriphClockCmd()来实现的。PB5 输出高低电平从而控制LED0，也可以固件库操作和寄存器操作来实现IO 口操作。3.2.2 硬件设计
1)指示灯DSO
DS0 接 PB5，DS1 接 PE5。其连接原理图如图下所示：
图 3.2.1 LED 与 STM32F1 连接原理图
3.3 蜂鸣器模块
3.3.1 蜂鸣器简介
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣
器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
3.3.2 硬件设计
1）指示灯 DS0
2）蜂鸣器
蜂鸣器在硬件上也是直接连接好了的，蜂鸣器的驱动信号连接在 STM32 的 PB8 上。如图所示：
图 3.3.1 蜂鸣器与 STM32 连接原理图
3.4串口通讯模块
3.4.1 串口通讯简介
串口作为MCU 的重要外部接口，同时也是软件开发重要的调试手段，STM32 的串口资源相当丰富的，功能也相当强劲。ALIENTEK 精英STM32 开发板所使用的STM32F103ZET6 最多可提供5 路串口，有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双工单线通讯、支持LIN、支持调制解调器操作、智能卡协议和IrDA SIR ENDEC 规范、具有DMA。
3.4.2 硬件设计
1）指示灯DS0
2）串口1
用到的串口 1 与USB 串口并没有在PCB 上连接在一起，需要通过跳线帽来连接一下。这里我们把P6 的RXD 和TXD 用跳线帽与PA9 和PA10 连接起来。如图所示：
图 3.5.1 硬件连接图示意图
3.5 ADC模块
3.5.1 ADC模块简介
STM32 拥有1~3 个ADC（STM32F101/102 系列只有1 个ADC），这些ADC 可以独立使用，也可以使用双重模式（提高采样率）。STM32 的ADC 是12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。
它有18 个通道，可测量16 个外部和2 个内部信号源。各通道的A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16 位数据寄存器中。
3.6.2 硬件设计
1）指示灯 DS0
2） TFTLCD 模块
3） ADC ADC 属于 STM32F1 内部资源。
4）杜邦线
3.6 光敏传感器模块
3.6.1 光敏传感器简介
精英 STM32F103 板载了一个光敏二极管（光敏电阻），作为光敏传感器，它对光的变化非常敏感。光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的 PN 结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射 PN 结时，可以使 PN 结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。
利用这个电流变化，我们串接一个电阻，就可以转换成电压的变化，从而通过 ADC 读取电压值，判断外部光线的强弱。
3.7.2 硬件设计
1）指示灯 DS0
2）蜂鸣器
3） TFTLCD 模块
4） ADC
5）光敏传感器
光敏传感器与 STM32F1 的连接如图所示：
图 3.6.1 光敏传感器与STM32F1 连接示意图
3.6.3 软件设计
void Lsens_Init(void)函数进行初始化光敏传感器，使能 PORTF 时钟，是初始化PF8 为模拟输入，然后通过 Adc3_Init 函数初始化 ADC3。
Lsens_Get_Val(void)函数用于获取当前光照强度，该函数通过 Get_Adc3 得到ADC3_CH6 转换的电压值，经过简单量化后，处理成 0~100 的光强值。0 对应最暗，100 对应最亮。
void LED_Init(void)函数进行使能 PB,PE 端口时钟，LED0-->PB.5 推挽输出，根据设定参数初始化DPIOD.5。
void BEEP_Init(void)函数进行使能 GPIOB 端口时钟，BEEP-->GPIOB.8 端口配置推挽输出，速度为 50MHz根据参数初始化 GPIOB.8。
int main(void)主函数进行延时函数的初始化设置中断优先级分组为组 2，将串口初始化为 115200。初始化与 LED 连接的硬件接口，初始化 LCD，初始化光敏传感器。设置显示提示信息字体为红色，光照值设置字体为蓝色。然后进入死循环，通过Lsens_Get_Val 获取光敏传感器得到的光强值（0~100），并显示在 TFTLCD 上面。
以上详细代码请见代码部分。
3.6.4 设计效果
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到开发板上，可以看到 LCD显示如图所示：
图 3.6.2 光敏传感器实验测试图
图 3.6.3 光敏传感器实验测试图
当 LSENS_VAL 值小于50 时，只有DS0不停闪烁，DS1不亮，当 LSENS_VAL 值大于50时， DS0 的不停闪烁，DS1常亮。
3.7 红外遥控模块
3.7.1 红外遥控简介
红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。
由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方面。由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。
3.7.2 硬件设计
本实验采用定时器的输入捕获功能实现红外解码，本章实验功能简介：开机在 LCD 上显示一些信息之后，即进入等待红外触发，如过接收到正确的红外信号，则解码，并
在 LCD 上显示键值和所代表的意义，以及按键次数等信息。同样我们也是用 LED0 来指示程序正在运行。
所要用到的硬件资源如下：
1）指示灯 DS0
2） TFTLCD 模块
3）红外接收头
4）红外遥控器
前两个，在之前的实例已经介绍过了，遥控器属于外部器件，遥控接收头在板子，与MCU 的连接原理图如 3.7.1 所示：
3.7.1红外遥控接收头与STM32 的连接电路图
3.7.3 软件设计
代码包含 3 个函数，首先是 Remote_Init 函数，该函数用于初始化 IO 口，并配置TIM4_CH4 为输入捕获，并设置其相关参数, 这里的配置跟输入捕获实验的配置基本接近。TIM4_IRQHandler 函数是 TIM4 的中断服务函数，在该函数里面，实现对红外信号的高电平脉冲的捕获，同时根据我们之前简介的协议内容来解码，该函数用到几个全局变量，用于辅助解码，并存储解码结果。首先输入捕获设置的是捕获上升沿，在上升沿捕获到以后，立即设置输入捕获模式为捕获下降沿（以便捕获本次高电平），然后，清零定时器的计数器值，并标记捕获到上升沿。当下降沿到来时，再次进入捕获中断服务函数，立即更改输入捕获模式为捕获上升沿（以便捕获下一次高电平），然后处理此次捕获到的高电平。最后是 Remote_Scan 函数，该函用来扫描解码结果，相当于按键扫描，输入捕获解码的红外数据，通过该函数传送给其他程序。接下来打开 remote.h，
该文件代码比较简单，宏定义的标识符 REMOTE_ID 是开发板配套的遥控器的识别码。
以上详细代码请见代码部分。
3.7.4 设计效果
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到开发板上，可以看到 LCD显示如图所示：
图 3.7.2 红外遥感实验测试图
图 3.7.2 红外遥感实验测试图
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 精英 STM32F103 上，可以看到 LCD显示如图所示的内容，此时我们通过遥控器按下不同的按键，则可以看到 LCD 上显示了不同按键的键值以及按键次数和对应的遥控器上的符号。在按下“1”的时候蜂鸣器发出声音，按下“2”时蜂鸣器停止鸣叫。
总结
通过两周的课程设计让我对嵌入式的界面设计和编程有了初步的了解，同时初步掌握了嵌入式的命令的操作，在刚开始的时候,对整个实验的流程一点概念都没有，虽然之前有接触过嵌入式的理论课程，但是真正意义上的理解和实践还是不够夯实。
经过这次的实训，我真真确确的感受到了计算机在我们生活中工作中的运用，这些软件、程序能让我们提高工作的效率，更直观更便捷的切入主题。当然，在学习的过程中并不是- -帆风顺的，在这之中，因为要操作的东西很多，有时错一步，后面的结果就无法显示，而自己的计算机水平还有待提高，根本检查不出来是哪里出了错这时候。在平时我们就需要好好的查阅书籍或者上网搜集相关资料去解决问题。此次实训最大的收获不是我学习到了多少知识而是这几天实训给我的感悟:首先是心态。一定要有一个积极的心态，独立解决问题的意识，培养扎实基础的认识。不要什么东西都感觉跟简单就不去做了或者不屑一做，以至于习惯性网上搜搜就可以了，这样很不好。有自己的东西有自己的付出才会有程序运行成功时的喜悦和小自豪,这样也有助于培养自己的兴趣。
通过本次课程设计，将课本上的理论知识和实际应用有机结合起来,培养了我又动脑，又动手，独立思考分析问题的能力，提高了我运用所学知识解决实际问题的综合素质。通过本次课程设计我明白了只有不断的努力，不断的学习，才能在将来遇到的问题中能够游刃有余，才能够不会捉襟见肘。
参考文献
[1] 陈鑫.《嵌入式软件技术的现状与发展动向[M]》.北京:软件世界.2001
[2] 彭舰.陈良银.《嵌入式系统设计》.重庆:重庆大学出版社.2012
[3] 张洪涛.连明．张一文．《物联网关键技术及系统应用》.北京:机械工业出版社.2012
[4] 田泽.《嵌入式系统开发与应用实验教程[M]》.北京:北京航空航天大学出版社.2004
[5] 田泽.《嵌入式系统开发与应用[M]》.北京:北京航空航天大学出版社.2005
附录部分代码
1)光敏传感器
#include "lsens.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
//初始化光敏传感器
void Lsens_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOF,ENABLE);//使能PORTF时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;//PF8 anolog输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入引脚
GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
Adc3_Init();
}
//读取Light Sens的值
//0~100:0,最暗;100,最亮
u8 Lsens_Get_Val(void)
{
u32 temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t { temp_val+=Get_Adc3(LSENS_ADC_CHX);//读取ADC值 delay_ms(5); } temp_val/=LSENS_READ_TIMES;//得到平均值 if(temp_val>4000)temp_val=4000; return (u8)(100-(temp_val/40)); } u8 PanDuan(u8 adcx){ 1.嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的特征：（1）通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。（2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。（3）实时系统操作支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进行。（5）为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。 3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和安全产品、无线通信、消费类电子产品。 4.ARM嵌入式微处理器的特点：（1）体积小、低功耗、低成本、高性能。（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件。（3）使用单周期指令，指令简洁规整。（4）大量使用寄存器，大多数数据都在寄存器中完成，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。（5）寻址方式简单灵活，执行效率高。（6）固定长度的指令格式。 5.嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户软件构成。 2.哈佛体系结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。 3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SoC) 4.ARM7采用3级流水线结构，采用冯·诺依曼体系结构；ARM9采用5级流水线结构，采用哈佛体系结构。 5.ARM处理器共有37个32bit寄存器，包括31个通用寄存器和6个状 《嵌入式系统及应用》课程实验 一、实验课程的性质、目的和任务 性质：《嵌入式系统及应用》课程是自动化专业的专业基础课程，本实验课是该课程教学大纲中规定必修的实验教学内容。 目的和任务：通过实验环节来巩固和加深学生对嵌入式系统的理解，使学生掌握MCS51单片机和ARM的基本原理和应用技术。通过熟悉MCS51开发环境和ARM集成开发环境，使学生掌握嵌入式系统开发的一般规律和方法。在集成开发环境下，进行系统功能程序的编写和调试的训练，掌握嵌入式系统软硬件调试的一般方法和系统设计的能力。 二、实验内容、学时分配及基本要求 三、考核及实验报告 （一）考核 本课程实验为非独立设课，实验成绩占课程总成绩的15%，综合评定实验成绩。（二）实验报告 实验报告应包括： 实验名称 实验目的 实验内容与要求 设计思路（如：分析、程序流程图等） 实验步骤 实验代码（含必要注释） 实验结果分析 实验小结（本题调试过程中遇到的问题和解决方法、注意事项、心得体会等）注：综合型实验需写出系统功能、设计过程 实验报告的要求： 实验报告以文本形式递交，实验报告要书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。 四、主要仪器设备 硬件：微型计算机；嵌入式系统开发平台。 软件：Keil C51；ADT 五、教材及参考书 教材 [1] 高锋．单片微型计算机原理与接口技术（第二版）．北京：科学出版社，2007 [2] 自编．嵌入式系统及应用 参考书 [1] 王田苗．嵌入式系统设计与实例开发．北京：清华大学出版社，2003 [2] 陈赜．ARM9 嵌入式技术及Linux高级实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2005 [3] 李忠民等．ARM嵌入式VxWorks实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006 电路设计与PCB制板》 设计报告 题目：基于STM32F103ZET6最小系统 引言：Altium Designer基于一个软件集成平台，把为电子产品开发提供完整环境所需工具全部整合在一个应用软件中。 Altium Designer 包含所有设计任务所需工具：原理图和PCB设计、基于FPGA的嵌入式系统设计和开发。 目前我们使用到的功能特点主要有以下几点： 1、提供了丰富的原理图组件和PCB封装库并且为设计新 的器件提供了封装，简化了封装设计过程。 2、提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设 计思想，使大型电路设计的工作组开发方式称为可能。 3、提供了强大的查错功能，原理图中的ERC（电气规则 检查）工具和PCB 的DRC（设计规则检查）工具能帮助设计者更快的查出和改正错误。 4、全面兼容Protel系列以前的版本，并提供orcad格式文 件的转换。 一、课程设计目的 1、培养学生掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、制板的能力； 2.提高学生读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力； 3.了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习 Altium Designer 软件的功能及使用方法； 4.掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图； 5.掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库； 6. 熟练掌握手工绘制电路版的方法，并掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库； 7.了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。 二、设计过程规划 1、根据实物板设计方案； 2、制作原理图组件； 3、绘制原理图； 4、选择或绘制元器件的封装； 5、导入PCB图进行绘制及布线； 6、进入DRC检查； 三、原理图绘制 ?新建工程： 1.在菜单栏选择File → New → Project → PCB Project 2.Projects面板出现。 3.重新命名项目文件。 ?新建原理图纸 1. 单击File → New→ Schematic，或者在Files面板的New单元选择:Schematic Sheet。 2.通过选择File → Save As来将新原理图文件重命名（扩展名为M 3.SchDoc），和工程保存在同一文件目录下。 嵌入式系统应用实例——智能家居 智能家居 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。 智能家居主机 13个基于STM32的经典项目设计实例，全套资料STM32单片机现已火遍大江南北，各种教程资料也是遍布各大网站论坛，可谓一抓一大把，但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32 的制作，不能说每篇都是经典，但都是在其他地方找不到的，很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手，是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1.开源硬件-基于STM32的自动刹车灯设计 自动刹车灯由电池供电并内置加速度传感器，因此无需额外连接其他线缆。使用两节5号电池时，设计待机时间为一年以上(待机功耗66微安)，基本可以实现永不关机，即装即忘。 2.基于STM32F407的openmv项目设计资料 本项目是一个openmv，通过摄像头可以把图像实时传输给显示屏显示。MCU选择的是STM32F407（STM32F407数据手册），ARM Cortex-M4内核，最高频率可达180Mhz，包含一个单精度浮点DSP，一个DCMI（数字相机接口）。 3.STM32无线抢答器 无线抢答器采用STM32F302（STM32F302数据手册）芯片主控，同时用蓝牙，语音模块，数码管，七彩灯等部件构成，当主持人按下抢答键时，数码管进入倒记时，选手做好准备，当数码管从9变为0时，多名选手通过手机上虚拟按键进行抢答，同时语音播报抢答结果，显示屏上显示选手的抢答时间。 4.基于ARM-STM32的两轮自平衡小车 小车直立和方向控制任务都是直接通过控制小车两个电机完成的。假设小车电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机，它们同轴相连，分别控制小车的直立平衡、左右方向。 5.基于STM32F4高速频谱分析仪完整版（原创） 本系统是以STM32F407（STM32F407数据手册）进行加Blackman预处理，再做1024个点FFT进行频谱分析，最后将数据显示在LCD12864上，以便进行人机交互！该系统可实现任意波形信号的频谱显示，以及可以自动寻找各谐波分量的幅值，频率以及相位并进行8位有效数据显示。 6.基于STM32F4的信号分析仪设计（有视频，有代码） 这次基于discovery的板子做一个信号分析仪，就是练手，搞清楚STM32F4（STM32F4系列数据手册）中的USB固件编写，USB驱动的开发，上位机UI开发等一整套流程，过一把DIY的瘾。 7.基于STM32F4的解魔方机器人-stm32大赛二等奖（有视频） 本系统是基于Cortex-M4内核的STM32微控制器的解魔方机器人，在硬件方面主要有OV7670摄像头，LCD，舵机，在软件方面主要有OV7670的驱动，摄像头颜色识别算法，解魔方算法和舵机动作算法。整个设计过程包括电子系统的设计技术及调试技术，包括需求分析，原理图的绘制，制版，器件采购，安装，焊接，硬件调试，软件模块编写，软件模块测试，系统整体测试等整个开发调试过程。 嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统 基于ARM的嵌入式系统的应用技术 摘要：较详细地分析了基于 ARM的嵌入式系统的技术特点,嵌入式系统的开发设计过程、体系结构,以及硬件和软件的设计方法。 关键词：嵌入式系统；ARM；体系特点 嵌入式系统具有便利灵活、性能价格比高、嵌入性强等特点,可以嵌入到现有任何信息家电和工业控制系统中。从软件角度来看,嵌入式系统具有不可修改性、系统所需配置要求较低、系统专业性和实时性较强等特点。 1、嵌入式系统的技术特点 1.1系统精简 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物 ,这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 1.2专用性强 嵌入式系统中的 CPU与通用型 CPU的最大不同就是前者大多工作在为特定用户群设计的系统中。通常,嵌入式系统 CPU都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用 CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于整个系统设计趋于小型化。 1.3高实时性 为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中,而不是存贮于磁盘等载体中。 1.4专用开发环境 嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。在设计完成以后,用户如果需要修改其中的程序功能,也必须借助于一套开发工具和环境。 2、嵌入式系统的开发设计 2.1系统需求分析 根据项目需求,确定设计任务和设计目标,对系统的功能、性能、生产成本、功耗、物理尺寸及重量等方面进行设定,并根据这些需求分析,制定可行性分析报告. 2.2体系结构设计 描述系统如何实现系统的整体功能需求,包括对系统硬件、软件和执行装置的功能划分,系统硬件和软件的组成及设备的选型等。在嵌入式系统的开发设计中,通常很难把系统的硬件和软件完全分开,因此,在考虑系统整体设计时,应先考虑系统软件的结构,然后再设计系统的硬件体系结构和实现方法. 2.3硬件软件的协同设计 根据体系结构设计结果,对系统的硬件、软件进行详细设计。这一步骤通常也称为“构件设计”。在体系结构设计中,描述的是需要什么样的构件,而在构 附件5 嵌入式技术与应用专业（物联网技术与应用方向）人才培养方案 一、招生对象及学习年限 （一）招生对象：全日制普通中学高中毕业生，招生方式为普通高考招生。 （二）学习年限：基本学制三年，实行弹性学制,学生在校时间原则上不能少于两年，总在校时间（含休学）不得超过五年。 二、培养目标 本专业培养面向中国特色社会主义建设，对接广州及珠三角地区战略性主导产业和战略性新兴产业中消费电子、工业应用、网络应用等嵌入式与物联网技术应用重点领域的人才需求，具有良好的职业道德和职业精神，掌握消费类电子产品开发、物联网系统应用开发、无线传感器网络技术及RFID技术应用项目开发等新技术，提升学生嵌入式产品设计与物联网项目开发、实施、管理、维护能力，具备“一技之长+综合素质”的德、智、体、美等方面全面发展的高素质的技术应用性人才。 三、就业岗位与就业范围 四、人才培养规格 （一）综合素质 1. 思想政治素质:掌握马克思主义科学的世界观、人生观和价值观。有坚定跟着共产党走中国特色社会主义道路的信心和决心，有热爱祖国、服务人民的理想信念。具有社会责任感，能积极践行社会主义核心价值观，拥有能够支撑职业和人生发展的思想政治素质。 2．职业素质：具有良好的职业态度和职业道德修养，具有正确的择业观和创业观。坚持职业操守，爱岗敬业、诚实守信、办事公道、服务群众、奉献社会；具备从事职业活动所必需的基本能 力和管理素质；脚踏实地、严谨求实、勇于创新。 3.人文素养与科学素质：具有融合传统文化精华、当代中西文化潮流的宽阔视野；文理交融的科学思维能力和科学精神；具有健康、高雅、勤勉的生活工作情趣；具有适应社会核心价值体系的审美立场和方法能力；奠定个性鲜明、善于合作的个人成长成才的素质基础。 4．身心素质：具有一定的体育运动和生理卫生知识，养成良好的锻炼身体、讲究卫生的习惯，掌握一定的运动技能，达到国家规定的体育健康标准；具有坚韧不拔的毅力、积极乐观的态度、良好的人际关系、健全的人格品质。 （二）职业能力 本专业主要学习微型计算机系统的软硬件基础知识、嵌入式操作系统基础知识、嵌入式系统的硬件和软件技术应用、无线传感器网络应用系统的开发、集成与维护；掌握物联网终端产品的开发与制作方法；具有的嵌入式系统设计、物联网系统设计与物联网工程施工、物联网系统的管理；具有嵌入式应用系统和物联网应用系统的开发能力、具备较强的实际工作能力，具有创新意识及进一步发展专业技能的良好基础。 本专业毕业生应获得以下几方面的知识和技能： 1. 具有比较扎实的物联网感知与标识的基本理论与技术、物联网信息处理技术； 2. 掌握物联网体系结构、数据传输与安全技术； 3. 掌握物联网系统的硬件、软件设计和开发能力； 4．具备物联网应用系统的开发和集成的能力； 5．具备无线传感器网络应用系统开发和集成的能力； 6．具备物联网系统、无线传感器网络应用系统的管理与维护的知识和技能； （三）职业拓展能力 1．掌握相关的技术标准，具备进行物联网系统及装置研发、设计、制造、运行与管理的能力； 2．具备较强的创新意识和从事物联网领域科学研究的基本能力； 3．拓展监控和安防的基本知识,掌握监控和安防技术和技能。 五、毕业标准 学生按专业人才培养方案要求修完规定的课程，考核合格，达到毕业最低总学分和《国家学生体质健康标准》相关要求，获得本专业要求的证书，准予毕业，颁发毕业证书。 （一）学分要求 本专业按学年学分制安排课程，学生最低要求修满总学分130学分。 必修课要求修满106学分，占总学分的％。 其中：基本素质课要求修满24学分，占总学分的％； 职业能力课要求修满84学分，占总学分的％。 选修课要求修满22学分，占总学分的％。 其中：基本素质课要求修满12学分，占总学分的％； 7个基于STM32单片机的精彩设计实例，附原理图、代码等相关资料 STM32单片机现已火遍大江南北，各种教程资料也是遍布各大网站论坛，可谓一抓一大把，但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32的制作，不能说每篇都是经典，但都是在其他地方找不到的，很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手，是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1、STM32与FPGA强强联合，实现完整版信号发生器 话说之前看过作者的另外一个作品，是STM32和FPGA实现的示波器，当然感觉不做。现在作者又推出了信号发生器。重点是TFT触屏来控制波形，相当于一个终端，STM32用来通信，起到了FPGA和TFT之间的纽带作用。最后波形输出作者使用了巴特沃斯滤波器，让输出的波形更加干净。虽然以高端的信号发生器无法比拟，但是用于平时信号输出使用时足够了。 2.采用STM32单片机基于uCOS II系统控制VS1053B语音芯片制作的MP3播放器 一看到uCOS II，就觉得是个高级货，绝对不是一般的小打小闹。该制作耗时半年能完成制作，不得不佩服作者的坚持。这个使用了VC1053B音频模块，TFT液晶显示，还是用了NRF24L01无线模块（暂时没明白这个无线如何使用的），最后作者还很细心的提供了理论指导，方便大家制作。 3.使用OV7670让STM32转身变成照相机（附原理图、代码源文件） 经常使用STM32的同学有没有做过照相机呢？虽说在智能手机遍布的时代，正经相机也要束之高阁了。但是能使用STM32做个相机，拿出去拍个照也是非常拉风的。这个相机使用了ST32F103C8T6（ST32F103C8T6数据手册），摄像头用的是OV7670，带SD卡和触摸屏2.4寸，整体尺寸和卡片机差不多。 4.基于STM32的手机WIFI 控制四轴飞行器设计 我们平时看到的四轴飞行器多是遥控手柄控制的，给你推荐的这个是手机通过wifi就可以控制了，重点在作者还提供了安卓版本的app，直接安装就可以控制飞行器了，当然前提是要根据作者提供的原理图、pcb、代码做出个飞行器了。对APP感兴趣的朋友不妨写写ios 版本的。 5、使用STM32F103RC实现数字万用表设计，具备常用功能 作为电子工程师，最经常用到的就是万用表，可以很少人知道万用表里面的结构、测电压的过程。现在就有人用STM32F103（STM32F103数据手册）做了个数字万用表，只有三个常用功能：测电压（0-50v），测电阻（1k-390k），短路档，使用了LCD5110显示数据，大家不妨动动手开发其他功能。 6、基于RFID技术、以STM32为终端的智能小区管理系统 话说现在高档小区越来越多，对小区的智能化管理也在日渐智能化。这个设计就使用了当下很火的wifi智能控制。系统由多个智能服务终端和系统服务器所组成。智能服务终端就是一个基于STM32的完备系统，涵盖了室内环境监测、高温火警GSM报警、A卡管理助手、天气助手、用户电子账单、万年历、小区意见反馈等功能。 《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：230449 课程名称：嵌入式系统原理与应用 英文名称：Principle and Application of Embedded System 课程类别：专业课 学时：72（其中实验32学时） 学分：3.5 适用对象: 计算机科学与技术业 考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%） 先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理 二、课程简介 嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system. 三、课程性质与教学目的 嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。 嵌入式系统原理与应用课程的教学目的：通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 四、教学内容及要求 第一章嵌入式系统导论 （一）目的与要求 学号：20097610144 班级：09级1班 姓名：王丹 我国嵌入式技术的现状与发展 嵌入式系统是计算机的一种应用形式，通常指埋藏在宿主设备中的微处理机系统，此类计算机一般不被设备使用者在意，亦称埋藏式计算机，典型机种如微控制器、微处理器和DSP等。 随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝在1999年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能（电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元，2000年达到13000亿美元，预计2005年，销售额将达18000亿美元。 进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。所有上述产品中，都离不开嵌入式系统技术。像前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒，核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。在个人领域中，嵌入式产品将主要是个人商用，作为个人移动的数据处理和通讯软件。由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面，GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很 大的亲和力。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。 目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。 硬件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包。目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现各种功能的芯片应有尽有。而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。从软件方面讲，也有相当部分的成熟软件系统。国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台Delta System，中科院推出的Hopen嵌入式操作系统（虽然还不够完善）。同时由于是研究热点，所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到各种驱动，程序源代码，甚至很多厂商还提供微处理器的样片。这对于我们从事这方面的研发，无疑是个资源宝库。对于软件设计来说，不管是上手还是进一步开发，都相对来说比较容易。这就使得很多生手能够比较快的进入研究状态，利于发挥大家的积极创造性。 课程名称：_嵌入式系统开发_ 考试形式：闭卷考试日期： 2012年月日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时 5 %，期中 10 %，实验 25 %，期末 60 % 本试卷试题由__5 _部分构成，共__9___页。 一、判断题（共15分，共 15题，每题1分，正确用“T”表示，错误用“F”表示） 1．优先级位图法是通过牺牲空间赢得时间。（） 2．EDF调度策略可用于调度周期性任务（） 3．在嵌入式操作系统中一般不使用虚拟存储技术，避免页面置换的开销所引起的不确定性。（）4．自陷、异常和中断基本上具有相同的中断服务程序结构。（） 5. 嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度越高，它们之间的通信越少。（） 6．存储器映射编址是指I/O端口的地址与内存地址统一编址，即I/O单元与内存单元在同一地址空间。其优点是可采用丰富的内存操作指令访问I/O单元、无需单独的I/O地址译码电路、无需专用的I/O指令。（） 7．嵌入式系统中，优先级抢占调度可以在任意位置、任意时刻发生。（） 8．当二值信号量用于任务之间同步时，其初始值为1。（） 9．如果一个实时调度算法使得任务充分利用了CPU，则CPU的利用率为100%。（）10．RISC处理器常用高效流水线技术提高处理器的并行性。（） 11．弱实时对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足，不会导致系统出现致命的错误或崩溃。（） 12．循环轮询系统适合于慢速和非常快速的简单系统。（） 13．单处理器多任务系统无需嵌入式操作系统的支持。（） 14．任务控制块的内容在任务创建时进行初始化，在系统运行过程中不会发生变化。（）15．支持实时特性的DARTS设计方法也采用了面向对象技术。（） 海南大学 毕业论文（设计） 题目：基于stm32的智能小车设计学号：20112834320005 姓名：陈亚文 年级：2011级 学院：应用科技学院（儋州校区） 学部：工学部 专业：电子科学与技术 指导教师：张健 完成日期：2014 年12 月 1 日 摘要 本次试验主要分析了基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计过程。此智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路、超声波避障电路。本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度以及舵机转向进行控制，循迹模块进行黑白检测，避障模块进行障碍物检测并避障功能，其他外围扩展电路实现系统整体功能。小车在运动时，避障程序优先于循迹程序，用超声波避障电路进行测距并避障，在超声波模块下我们使用舵机来控制超声波的发射方向，用红外探测电路实现小车循迹功能。在硬件设计的基础上提出了实现电机控制功能、智能小车简单循迹和避障功能的软件设计方案，并在STM32集成开发环境Keil下编写了相应的控制程序，并使用mcuisp软件进行程序下载。 关键词：stm32;红外探测;超声波避障;PWM;电机控制 Abstract This experiment mainly analyzes the control system of smart car based on microprocessor STM32F103 system design process. The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software. Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control 嵌入式系统发展与应用 引言 不论是日常生活中经常使用的家庭自动化产品、家用电器、手提电话、自动柜员机（ATM），还是各行各业的办公设备、现代化医疗设备、航空电子、计算机网络设备、用于工业自动化和监测的可编程逻辑控制器（PLC），甚至是娱乐设备的固定游戏机和便携式游戏机等都属于嵌入式系统。嵌入式系统始于微型机时代的嵌入式应用，通过将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象系统的智能化控制。随着科技的不断发展，在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化。而后，随着后PC时代的到来，网络、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升，形成了基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用的计算机应用模式。 1嵌入式系统的概念与发展 1.1 嵌入式系统的概念 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 1.2 嵌入式系统发展 纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段： （1）无操作系统阶段 嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上系统的概念。这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息家电等场合的需要。 （2）简单操作系统阶段 20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，Ic制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I／O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中，制造出面向I ／0设计的微控制器，并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时，嵌入式系统的程序员也开始基于一些简单的操作系统开发嵌入式应用软件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。 （3）实时操作系统阶段 20世纪9O年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，逐渐形成了实时多任务操作系统(RTOS)，并开始成为嵌入式系统的主流。 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性。此时的嵌入式操作系统已经具备了 四川师范大学成都学院通信工程学院 基于STM32的简易电子计算器设计与实现---实验综合设计报告 学生姓名陶龑 学号2016301033 所在学院通信工程学院 专业名称嵌入式系统课程设计 班级2014级软件班 指导教师刘强 成绩 四川师范大学成都学院 二○一六年十一月 基于STM32的简易电子计算器设计与实现内容摘要：电子计算器即将传统意义上的计算器进行电子化和数字化，为其减少时间误差和体积，并提供更多的扩展实用功能，从而使电子计算器的应用更加广泛。在经过资料的查找与收集后，本论文以该理念设计了一款基于STM32芯片作为核心控制器，使用Keil5平台，以C语言为基础进行软件编程的简易电子计算器，其内在TFT-LCD液晶屏进行输出，以四个按键进行输入，从而实现显示输入数据以及加减乘除运算的基本功能。 通过软件程序的编写、硬件电路原理的实现、电子计算器正常工作的流程、原理图仿真实现、硬件实物的安装制作与硬件实物的调试过程，该简易电子计算器现可用于日常生活和工作中。 关键词：简易电子计算器STM32 C语言Keil5 Design and implementation of Multi Function Electronic Clock based on STM32 Abstract: The traditional electronic calculator calculator for electronic and digital, to reduce the time error and volume, and provide more extended utility function, so that the more extensive application of electronic calculators. After searching and collecting data, in this paper, the concept of a design based on STM32 chip as the core controller, using Keil5 platform, simple electronic calculator based on C language software programming, the TFT-LCD LCD screen for input and output, with four keys, so as to realize the display of input data and the basic the function of add, subtract, multiply and divide operations. Through the software program, hardware circuit principle of the electronic calculator realization, normal work process and the principle of graph simulation, hardware installation and hardware debugging process, the simple electronic calculator is used in daily life and work. Key words: Simple electronic calculator STM32 language C Keil5 《嵌入式系统与应用》期末考试题A卷 班级：学号：姓名： 一、名词解释：（每题5分） 1、什么是嵌入式系统 答：嵌入试系统以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于对应用系统的功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。 2、Samba服务器及其功能 答：samba是在Linux/UNIX系统上实现SMB协议的一个免费软件，以实现文件共享和打印机服务共享，工作原理与windows的网上邻居很类似。 3、vi有哪3种工作模式，之间如何切换，其作用分别是什么？答：1.命令行模式：用户在用vi编辑文件时，最初进入的为一般模式。在该模式中可以通过上下移动光标进行“删除字符”或整行删除“等操作，也可以进行”复制“，“粘贴”等操作，但无法编辑文字。 2.插入模式：在该模式下，用户才能进行文字编辑输入，用户可按ESC键回到命令行模式。 3.底行模式：在该模式下，光标位于屏幕的底行。用户可以进行文件保存或退出操作，也可以设置编辑环境，如何找字符串，列出行号等。 4、ARM11的两种工作状态分别是什么？ 答：第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM 指令。 第二种为THUMB状态，此时处理器执行16位的半字符对齐THUMB指令。 二、ARM指令注释：（每题10分） 1、逐行注释并用C语言代码实现以下指令的功能： CMP R0，R1 ；比较指令R0减去R1 ADDHI R0，R0，#1 ；加法指令 ADDLS R1，R1，#1 ；加法指令 C语言代码： 2、逐行注释并用C语言代码实现以下指令的功能： CMP R0，#10 ；比较R0是否为10 CMPNE R1，#20 ；若不为10，比较R1是否为20，如果R0=0，跳过下面这两句 ADDNE R0，R0，R1 ；若R0不为10且R1为1，执行R2=R0+R1，否则继续往下执行 C语言代码：嵌入式系统原理与应用技术
嵌入式系统及应用 实验大纲
基于STM32F103ZET6最小系统设计
嵌入式系统应用实例
基于STM32的经典项目设计实例
(完整word版)嵌入式系统设计与应用
基于ARM的嵌入式系统的应用技术.
级嵌入式技术与应用专业人才培养方案嵌入式
7个基于STM32单片机的精彩设计实例
《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲.
我国嵌入式技术的发展和现状
嵌入式系统及应用试题
基于stm32的智能小车设计毕业设计
嵌入式系统发展与应用
基于STM32的简易电子计算器设计与实现
《嵌入式系统与应用》期末考试题A卷
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